JP2018197894A - Constant voltage power supply device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、直流電源装置さらには直流電圧を変換する例えばシリーズレギュレータのような定電圧電源装置に利用して有効な技術に関する。 The present invention relates to a technique that is effective when used in a DC power supply apparatus and a constant voltage power supply apparatus such as a series regulator for converting a DC voltage.
直流電圧入力端子と出力端子との間に設けられたトランジスタを制御して所望の電位の直流電圧を出力する電源装置としてシリーズレギュレータ(以下、レギュレータと略す)がある。かかるレギュレータの用途として、自動車のカーナビゲーション装置やETC装置、オーディオ装置、アンテナ装置など車載用の電子機器に直流電源を供給するための定電圧電源装置(車載用レギュレータ)がある。 There is a series regulator (hereinafter abbreviated as a regulator) as a power supply device that outputs a DC voltage of a desired potential by controlling a transistor provided between a DC voltage input terminal and an output terminal. As an application of such a regulator, there is a constant voltage power supply device (vehicle-mounted regulator) for supplying DC power to vehicle-mounted electronic devices such as an automobile car navigation device, ETC device, audio device, and antenna device.
車載用のレギュレータには、先端にコネクタが設けられたケーブルによって、車内の所望の部位に直流電源電圧が供給され、各種電子機器をコネクタに接続して利用できる環境を提供する役割が求められることがある。
しかしながら、上記のような電源供給機能を実現しようとすると、ケーブルの長さが比較的長くなるため、ケーブルを介して負荷へ電流が流れると、ケーブルの抵抗成分によって、コネクタ出力の電圧が低下するという課題がある。
In-vehicle regulators are required to have a role of providing an environment in which a DC power supply voltage is supplied to a desired part in a vehicle via a cable provided with a connector at the tip, and various electronic devices can be connected to the connector. There is.
However, when trying to realize the power supply function as described above, the length of the cable becomes relatively long. Therefore, when a current flows to the load through the cable, the voltage of the connector output decreases due to the resistance component of the cable. There is a problem.
そこで、車載用のレギュレータにおける上記のようなケーブルの抵抗成分によって生じるコネクタ出力電圧の低下を補償する装置に関する発明が提案されている(例えば特許文献1)。また、電源電圧を供給する配線が有する抵抗成分による出力電圧の低下を補償するため、出力電圧補償機能を設けた図6(A)に示すような定電圧電源装置に関する発明も提案されている(特許文献2)。
さらに、レギュレータを構成する差動増幅器(誤差アンプ)の差動入力MOSトランジスタのゲート・ソース間電圧に起因する出力電圧の低下を抑制するため、出力電圧補正機能を設けた図6(B)に示すような安定化電源回路に関する発明も提案されている(特許文献3)。
In view of this, an invention relating to a device that compensates for a decrease in connector output voltage caused by a resistance component of a cable as described above in a vehicle-mounted regulator has been proposed (eg, Patent Document 1). In addition, an invention relating to a constant voltage power supply device as shown in FIG. 6A in which an output voltage compensation function is provided in order to compensate for a decrease in output voltage due to a resistance component included in a wiring for supplying a power supply voltage has also been proposed ( Patent Document 2).
Further, in FIG. 6B, an output voltage correction function is provided in order to suppress a decrease in the output voltage caused by the gate-source voltage of the differential input MOS transistor of the differential amplifier (error amplifier) constituting the regulator. An invention relating to a stabilized power supply circuit as shown in the drawings has also been proposed (Patent Document 3).
特許文献1に記載されている発明は、出力線の途中に電流検出用の抵抗を挿入するとともに、該電流検出抵抗の両端子間電圧を検出し増幅する差動増幅回路および該差動増幅回路の出力を受けるボルテージフォロアを有する電圧−電流変換回路を設け、該電圧−電流変換回路で変換された電流を、出力電圧を分圧し直流電圧レギュレータへのフィードバック電圧を生成する抵抗分圧回路のノードから引き抜くように構成したものである。しかしながら、この発明にあっては、出力線の途中に電流検出抵抗を挿入しているため電力損失が大きいという課題がある。また、電力損失を減らすため電流検出抵抗の抵抗値を0.2Ωのような小さな値に設定することも考えられるが、そのようにすると、電流検出抵抗の両端子間電圧を検出し増幅する差動増幅回路のゲインの精度を高める必要があり、そのような高精度の回路の設計、製造はコストアップを招くという課題が生じる。
The invention described in
また、特許文献2に記載されている定電圧電源装置は、図6(A)に示すように、出力トランジスタQ1とカレントミラー・トランジスタQ2により、出力電流Ioに比例した電流Io’を生成し、その電流を抵抗R5で電流−電圧変換し、ボルテージフォロアとして動作するアンプAMP2を有する電圧−電流変換回路により電流Io''を生成する。そして、カレントミラー回路CUR-1でIo''に比例した電流Io'''を生成し、その電流を抵抗R3に流して電圧降下ΔViを発生させ、その電圧を、出力トランジスタQ1を制御する増幅器11に入力するというものである。そのため、カレントミラーを多用していることにより素子数、消費電流が多くなるとともに、素子ばらつきが積み上がりそれが増幅器11によって増幅されるため、補償機能による補正電圧が素子ばらつきの影響を受け易いという課題がある。
Further, as shown in FIG. 6A, the constant voltage power supply device described in
また、特許文献3に記載されている安定化電源回路は、図6(B)に示すように、出力トランジスタQ1とカレントミラー・トランジスタQ2により、出力電流Ioに比例した電流Io'を生成し、その電流をカレントミラーで折り返して、出力トランジスタQ1を制御する増幅器AMP1へのフィードバック電圧VFBを生成する抵抗分圧回路(R3,R2,R1)のノードN2から引き抜くように構成したものである。しかしながら、この安定化電源回路にあっては、抵抗R3が有する温度特性が出力を補正する電圧に影響し、温度変動によって補正電圧が変化するという課題がある。 The stabilized power supply circuit described in Patent Document 3 generates a current Io ′ proportional to the output current Io by the output transistor Q1 and the current mirror transistor Q2, as shown in FIG. The current is folded by a current mirror and is extracted from the node N2 of the resistance voltage dividing circuit (R3, R2, R1) that generates the feedback voltage VFB to the amplifier AMP1 that controls the output transistor Q1. However, in this stabilized power supply circuit, there is a problem that the temperature characteristic of the resistor R3 affects the voltage for correcting the output, and the correction voltage changes due to temperature fluctuation.
この発明は上記のような課題に着目してなされたもので、その目的とするところは、電力損失が少ないとともにコストアップを招く高精度の回路を使用することなく、電源電圧を供給するケーブルの抵抗成分によって生じる供給電圧の低下を補償することができる定電圧電源装置(電圧レギュレータ)を提供することにある。
本発明の他の目的は、出力線の抵抗成分による出力電圧の低下を精度よく補償することができる定電圧電源装置を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、温度変動に伴う補正電圧の変化をなくすことができる定電圧電源装置を提供することにある。
The present invention has been made paying attention to the above-mentioned problems, and the object of the present invention is to provide a cable for supplying a power supply voltage without using a high-precision circuit that causes a small power loss and an increase in cost. An object of the present invention is to provide a constant voltage power supply device (voltage regulator) capable of compensating for a decrease in supply voltage caused by a resistance component.
Another object of the present invention is to provide a constant voltage power supply apparatus capable of accurately compensating for a decrease in output voltage due to a resistance component of an output line.
Still another object of the present invention is to provide a constant voltage power supply device that can eliminate a change in correction voltage due to temperature fluctuation.
上記目的を達成するため、本発明は、
直流電圧が入力される電圧入力端子と出力端子との間に接続された電圧制御用トランジスタと、出力のフィードバック電圧に応じて前記電圧制御用トランジスタを制御する制御回路とを備えた定電圧電源装置において、
前記制御回路は、
前記電圧制御用トランジスタと並列に設けられ該電圧制御用トランジスタに流れる電流に縮小比例した電流を流すカレントミラー・トランジスタと、
前記カレントミラー・トランジスタと直列に接続された電流−電圧変換手段と、
前記出力端子の出力電圧を分圧する分圧回路と、
前記分圧回路によって分圧された電圧と所定の基準電圧との電位差に応じた電圧を出力する誤差アンプと、
少なくとも出力部にエミッタフォロア回路を有し前記電流−電圧変換手段により変換された電圧を電流に変換する電圧−電流変換回路と、
を備え、前記電圧−電流変換回路により流される電流を前記分圧回路のノードから引き抜くことで前記分圧回路により生成され前記誤差アンプに供給される電圧を前記出力電圧に応じて補正するように構成したものである。
In order to achieve the above object, the present invention provides:
A constant voltage power supply apparatus comprising: a voltage control transistor connected between a voltage input terminal to which a DC voltage is input and an output terminal; and a control circuit that controls the voltage control transistor according to an output feedback voltage. In
The control circuit includes:
A current mirror transistor that is provided in parallel with the voltage control transistor and flows a current proportional to the current flowing through the voltage control transistor;
Current-voltage converting means connected in series with the current mirror transistor;
A voltage dividing circuit for dividing the output voltage of the output terminal;
An error amplifier that outputs a voltage corresponding to a potential difference between the voltage divided by the voltage dividing circuit and a predetermined reference voltage;
A voltage-current conversion circuit which has an emitter follower circuit at least in the output section and converts the voltage converted by the current-voltage conversion means into a current;
The voltage generated by the voltage divider circuit and supplied to the error amplifier is corrected in accordance with the output voltage by drawing the current flowing through the voltage-current converter circuit from the node of the voltage divider circuit. It is composed.
上記のような構成を有する定電圧電源装置によれば、出力電流に縮小比例した電流を生成するカレントミラー・トランジスタおよびこれと直列に接続された電流−電圧変換手段を備えているため、出力線に電流検出抵抗を設けることなく出力電流の大きさを検出することができるので電力損失が少ないとともに、コストアップを招く高精度の回路を使用することなく、電源電圧を供給するケーブルの抵抗成分によって生じる供給電圧の低下を補償することができる。
また、カレントミラー回路を多用していないため、素子ばらつきの影響を受けにくく出力線の抵抗成分による出力電圧の低下を精度よく補償することができる。
According to the constant voltage power supply apparatus having the above-described configuration, the output line includes the current mirror transistor that generates a current that is proportional to the output current and the current-voltage conversion unit that is connected in series with the current mirror transistor. Because it is possible to detect the magnitude of the output current without providing a current detection resistor, the power loss is small, and the resistance component of the cable that supplies the power supply voltage is used without using a highly accurate circuit that increases costs. The resulting drop in supply voltage can be compensated.
In addition, since the current mirror circuit is not frequently used, it is difficult to be affected by element variations, and it is possible to accurately compensate for the decrease in output voltage due to the resistance component of the output line.
ここで、望ましくは、前記電圧制御用トランジスタと前記カレントミラー・トランジスタと前記分圧回路と前記誤差アンプは、半導体チップ上に半導体集積回路として形成され、
前記半導体チップには、前記カレントミラー・トランジスタの電流出力端子が接続された外部端子を備え、
前記電流−電圧変換手段は、前記外部端子に接続された温度特性の小さな外付け素子により構成する。
Preferably, the voltage control transistor, the current mirror transistor, the voltage dividing circuit, and the error amplifier are formed as a semiconductor integrated circuit on a semiconductor chip,
The semiconductor chip includes an external terminal to which a current output terminal of the current mirror transistor is connected,
The current-voltage conversion means is constituted by an external element having a small temperature characteristic connected to the external terminal.
かかる構成によれば、電流−電圧変換手段を、外部端子に接続された温度特性の小さな外付け素子により構成しているので、エミッタフォロワ回路を構成する素子と分圧回路を構成する素子に、同一の温度特性を有する素子(抵抗)を使用することで、補正電圧が温度依存性を持たないようにすることができる。 According to such a configuration, since the current-voltage conversion means is configured by an external element having a small temperature characteristic connected to the external terminal, the element configuring the emitter follower circuit and the element configuring the voltage dividing circuit are By using elements (resistors) having the same temperature characteristics, it is possible to prevent the correction voltage from having temperature dependency.
また、望ましくは、前記電圧−電流変換回路は、前記外付け抵抗素子により電流−電圧変換された電圧が入力端子に印加されたボルテージフォロアと前記エミッタフォロア回路とからなり、
前記エミッタフォロア回路を構成するトランジスタのベース端子に前記ボルテージフォロアの出力電圧が印加されているように構成する。
かかる構成によれば、シンプルな構成で補正電圧が温度依存性を持たない回路を実現することができるようになる。
Preferably, the voltage-current conversion circuit includes a voltage follower in which a voltage current-voltage converted by the external resistor element is applied to an input terminal, and the emitter follower circuit.
The output voltage of the voltage follower is applied to the base terminal of the transistor that constitutes the emitter follower circuit.
According to such a configuration, it is possible to realize a circuit with a simple configuration and the correction voltage having no temperature dependence.
さらに、望ましくは、前記エミッタフォロア回路は、コレクタ端子が前記分圧回路の前記ノードに接続されたバイポーラ・トランジスタと、該トランジスタのエミッタ端子に接続された抵抗手段と、を備え、
前記抵抗手段は並列形態に接続された複数の抵抗素子により構成され、前記複数の抵抗素子が選択的に前記エミッタ端子に接続されるように構成する。
Further preferably, the emitter follower circuit includes a bipolar transistor having a collector terminal connected to the node of the voltage dividing circuit, and a resistance means connected to the emitter terminal of the transistor,
The resistance means includes a plurality of resistance elements connected in parallel, and the plurality of resistance elements are selectively connected to the emitter terminal.
かかる構成によれば、エミッタフォロア回路を構成する抵抗素子を切り替えたり、接続される抵抗素子の数を変えたりすることで、所望の特性の補正電圧を生成することができ、これによって、当該定電圧電源装置の出力端子に接続されるケーブルの長さに応じて補正電圧を変えることができ、電源電圧を供給するケーブルの抵抗成分によって生じる供給電圧の低下を精度よく補償することができる。 According to such a configuration, it is possible to generate a correction voltage having a desired characteristic by switching the resistance elements constituting the emitter follower circuit or changing the number of connected resistance elements. The correction voltage can be changed according to the length of the cable connected to the output terminal of the voltage power supply device, and the decrease in the supply voltage caused by the resistance component of the cable supplying the power supply voltage can be compensated with high accuracy.
本発明に係る定電圧電源装置によれば、電力損失が少ないとともにコストアップを招く高精度の回路を使用することなく、電源電圧を供給するケーブルの抵抗成分によって生じる供給電圧の低下を補償することができる。また、出力線の抵抗成分による出力電圧の低下を精度よく補償することができる。さらに、本発明によれば、温度変動に伴う補正電圧の変化をなくすことができるという効果がある。 According to the constant voltage power supply device of the present invention, it is possible to compensate for a decrease in supply voltage caused by a resistance component of a cable that supplies a power supply voltage without using a high-precision circuit that causes less power loss and increases costs. Can do. Further, it is possible to accurately compensate for the decrease in output voltage due to the resistance component of the output line. Furthermore, according to the present invention, there is an effect that it is possible to eliminate the change in the correction voltage due to the temperature fluctuation.
以下、本発明の好適な実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明を適用した定電圧電源装置としてのシリーズレギュレータの一実施形態を示す。なお、図1において、一点鎖線で囲まれた部分は、単結晶シリコンのような半導体チップ上に半導体集積回路(レギュレータIC)10として形成され、該レギュレータIC10の出力端子OUTにコンデンサが接続されることで安定な直流電圧を供給する定電圧電源装置として機能する。また、出力端子OUTに先端にコネクタが設けられた給電用のケーブルの始端が接続される。
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows an embodiment of a series regulator as a constant voltage power supply device to which the present invention is applied. In FIG. 1, a portion surrounded by an alternate long and short dash line is formed as a semiconductor integrated circuit (regulator IC) 10 on a semiconductor chip such as single crystal silicon, and a capacitor is connected to the output terminal OUT of the
本実施形態の定電圧電源装置においては、図1に示すように、レギュレータIC10の直流電圧Vinが印加される電圧入力端子INと出力端子OUTとの間に、PNPバイポーラ・トランジスタからなる電圧制御用のトランジスタQ1が接続され、出力端子OUTと接地電位GNDが印加されるグランドラインとの間には、出力電圧Voを分圧する分圧回路12を構成する抵抗R3,R2,R1が直列に接続されている。
In the constant voltage power supply device of the present embodiment, as shown in FIG. 1, the voltage control device is a PNP bipolar transistor between a voltage input terminal IN to which a DC voltage Vin of the
この分圧回路12を構成する抵抗R1とR2との接続ノードN1の電圧が、上記電圧制御用のトランジスタQ1のベース端子を制御する誤差増幅回路としての誤差アンプ11の非反転入力端子にフィードバック電圧VFBとして入力されている。そして、誤差アンプ11は、出力のフィードバック電圧VFBと所定の基準電圧Vrefとの電位差に応じた電圧を生成して電圧制御用のトランジスタQ1のベース端子に供給してQ1を制御し、出力電圧Voが所望の電位になるように制御する。
The voltage at the connection node N1 between the resistors R1 and R2 constituting the
また、本実施形態のレギュレータIC10においては、上記電圧制御用のトランジスタQ1と並列に接続され、Q1とカレントミラー回路を構成するバイポーラ・トランジスタQ2が設けられ、このトランジスタQ2の制御端子としてのベース端子に、電圧制御用のトランジスタQ1のベース端子に印加される電圧と同一の電圧が印加されている。これにより、Q2には、素子のサイズ比Nに応じて、トランジスタQ1とQ2のカレントミラー比をnとすると、Q1のコレクタ電流に比例した電流(1/nの電流)が流れるようにされている。トランジスタQ1を同一サイズのトランジスタをN個だけ並列形態に接続して構成し、Q2は1個のトランジスタで構成する場合には、素子の個数に比例した電流が流れるように設定される。
Further, in the
また、レギュレータIC10には、電圧入力端子INとチップの外部の接地電位点との間に、上記カレントミラー・トランジスタQ2と直列をなすように接続され、Q2のコレクタ電流を電圧に変換するための抵抗R5を接続するための外部端子P1が設けられている。
さらに、レギュレータIC10には、上記外部端子P1に非反転入力端子が接続されたアンプAMPが設けられているとともに、上記分圧回路12を構成する抵抗R1とR2との接続ノードN2とチップ内部の接地点との間に、エミッタフォロア回路を構成するNPNバイポーラ・トランジスタQ3と抵抗R4とが直列に接続されている。
Further, the
Further, the
そして、上記トランジスタQ3のベース端子に上記アンプAMPの出力端子が接続され、トランジスタQ3のエミッタ端子がアンプAMPの反転入力端子に接続されている。これにより、アンプAMPは、ボルテージフォロアとして機能し、トランジスタQ3のエミッタ電圧が非反転入力端子の入力電圧(外部端子P1の電位)と等しくなるように、トランジスタQ3を動作させる。 The output terminal of the amplifier AMP is connected to the base terminal of the transistor Q3, and the emitter terminal of the transistor Q3 is connected to the inverting input terminal of the amplifier AMP. Thus, the amplifier AMP functions as a voltage follower, and operates the transistor Q3 so that the emitter voltage of the transistor Q3 becomes equal to the input voltage of the non-inverting input terminal (potential of the external terminal P1).
上記アンプAMPとしては、例えば図2に示すように、トランジスタQ11,Q12および定電流源CC1,CC2からなる入力部と、差動入力トランジスタQ13,Q14およびアクティブ負荷トランジスタQ15,Q16と定電流源CC3とからなる差動増幅部と、エミッタフォロア回路を構成するトランジスタQ3および抵抗R4からなる出力部とを有する差動増幅回路を使用することができる。なお、図2に示す回路は一例であって、このような構成の回路に限定されるものではない。 As the amplifier AMP, for example, as shown in FIG. 2, an input unit including transistors Q11 and Q12 and constant current sources CC1 and CC2, differential input transistors Q13 and Q14, active load transistors Q15 and Q16, and a constant current source CC3. And a differential amplifying circuit having an output part consisting of a transistor Q3 and a resistor R4 constituting an emitter follower circuit can be used. Note that the circuit shown in FIG. 2 is an example, and the circuit is not limited to the circuit having such a configuration.
前述したように、カレントミラー・トランジスタQ2には、電圧制御用のトランジスタQ1のコレクタ電流すなわち出力端子OUTが出力される電流Ioに比例した電流Io’が流され、その電流が外付け抵抗R5によって電圧に変換される。そのため、エミッタフォロア回路を構成するトランジスタQ3には、出力される電流Ioに比例した補正電流Io”が流される。つまり、アンプAMPとエミッタフォロア回路(Q3,抵抗R4)は、電圧−電流変換回路として動作する。そして、この補正電流Io”が、分圧回路12を構成する抵抗R3が引き抜かれる。
As described above, the current mirror transistor Q2 is supplied with the current Io ′ proportional to the collector current of the voltage control transistor Q1, that is, the current Io output from the output terminal OUT, and the current is supplied by the external resistor R5. Converted to voltage. Therefore, a correction current Io ″ proportional to the output current Io flows through the transistor Q3 constituting the emitter follower circuit. That is, the amplifier AMP and the emitter follower circuit (Q3, resistor R4) are voltage-current conversion circuits. The correction current Io ″ is extracted from the resistor R3 constituting the
従って、出力電流Ioが増大すると、カレントミラー・トランジスタQ2のコレクタ電流が増大して、外部端子P1の電位が高くなりエミッタフォロア回路(Q3,抵抗R4)に流れる電流が増大して抵抗R3に流れる電流が増大する。すると、分圧回路12の接続ノードN2の電位ひいては接続ノードN1の電位が低くなり、誤差アンプ11の非反転入力端子の電位が低くなり、誤差アンプ11の出力電圧が低くなって電圧制御用のトランジスタQ1のコレクタ電流が増大することとなる。
Therefore, when the output current Io increases, the collector current of the current mirror transistor Q2 increases, the potential of the external terminal P1 increases, the current flowing through the emitter follower circuit (Q3, resistor R4) increases, and flows through the resistor R3. The current increases. Then, the potential of the connection node N2 of the
具体的には、基準電圧をVref、トランジスタQ1とQ2のカレントミラー比をn(=Io/Io')とすると、出力電圧Voは、次式、
Vo=(1+(R2+R3)/R1)*Vref+R3*Io”
=(1+(R2+R3)/R1)*Vref+((R3*R5)/(R4*n))*Io
で表わされるように、出力電圧Voは、補正電流Io”に応じた電圧とする。
つまり、本実施形態のレギュレータにおいては、カレントミラー・トランジスタQ2と外付け抵抗R5とアンプAMPおよびエミッタフォロア回路(Q3,抵抗R4)が、電圧補正回路13として機能する。
Specifically, when the reference voltage is Vref and the current mirror ratio of the transistors Q1 and Q2 is n (= Io / Io ′), the output voltage Vo is given by
Vo = (1+ (R2 + R3) / R1) * Vref + R3 * Io ”
= (1+ (R2 + R3) / R1) * Vref + ((R3 * R5) / (R4 * n)) * Io
As shown, the output voltage Vo is a voltage corresponding to the correction current Io ″.
That is, in the regulator according to the present embodiment, the current mirror transistor Q2, the external resistor R5, the amplifier AMP, and the emitter follower circuit (Q3, resistor R4) function as the
図3には、本実施形態のレギュレータにおける出力電流Ioと出力電圧Voとの関係が示されている。ここで、(A)は、電圧補正回路13がない場合における出力電流Ioと出力端子OUTの出力電圧Voおよびケーブルを介して負荷に供給される電圧すなわちケーブルの抵抗成分により電圧降下を生じたコネクタの電圧Vo’との関係を示す。また、(B)は電圧補正回路13がある場合における出力電流Ioと出力端子OUTの出力電圧Voおよびコネクタ電圧Vo’との関係を示す。
FIG. 3 shows the relationship between the output current Io and the output voltage Vo in the regulator of this embodiment. Here, (A) shows a connector in which a voltage drop has occurred due to the output current Io, the output voltage Vo of the output terminal OUT, and the voltage supplied to the load via the cable, that is, the resistance component of the cable, when there is no
図3(A)から明らかなように、電圧補正回路13がない場合には、出力電流Ioが大きいほどケーブル先端のコネクタの電圧Vo’は低くなる。これに対し、本実施形態のレギュレータIC10のように電圧補正回路を設けた場合には、図3(B)に示すように、出力電流Ioが大きいほど出力端子OUTの出力電圧Voを高くすることで、ケーブル先端のコネクタの電圧Vo’を所望の電圧に補正することができる。
しかも、抵抗R5の抵抗値の設定により補正量を変更することが可能であり、上記式から分かるように、補正量はほぼ抵抗R3とR4の抵抗比で決まるので、補正量の計算が容易に行なえる。
As apparent from FIG. 3A, in the absence of the
In addition, the correction amount can be changed by setting the resistance value of the resistor R5. As can be seen from the above equation, the correction amount is almost determined by the resistance ratio of the resistors R3 and R4, so that the correction amount can be easily calculated. Yes.
さらに、本実施形態のレギュレータにおいては、カレントミラー・トランジスタQ2と直列に接続される抵抗R5として外付け抵抗を使用できるように、外部端子P1を設けている。そのため、外付け抵抗R5として、温度特性の小さいディスクリート抵抗を使用することによって、電圧補正回路13による補正量をチップ内部の抵抗R3とR4の抵抗比で設定させる、つまり温度特性のあるオンチップの抵抗R3の温度特性をR4の温度特性で相殺させるようにすることができ、これにより補正量が温度依存性を持たないようにすることができる。具体的には、温度の変化によって電圧補正回路13を構成する抵抗R3の抵抗値が小さくなって電流が多くなると、分圧回路12を構成する抵抗R3の抵抗値も小さくなって電流が多くなり、抵抗R2,R1に流れる電流は変化せずノードN1の電位は温度変化にかかわらず一定となり、電圧補正回路13による補正量が温度依存性を持たないこととなる。
Further, in the regulator of the present embodiment, an external terminal P1 is provided so that an external resistor can be used as the resistor R5 connected in series with the current mirror transistor Q2. Therefore, by using a discrete resistor having a small temperature characteristic as the external resistor R5, the correction amount by the
また、本実施形態のレギュレータにおける電圧補正回路13はアンプAMPを備えているものの、このアンプAMPはボルテージフォロアとして機能するものであり、特許文献1の発明のように増幅動作する差動アンプを持たない構成である。そのため、出力電圧の補正量がアンプのゲインに関係しないのでゲインの精度を高める必要がなく、精度の高い回路の設計、製造に伴うコストアップを回避することができる。
さらに、本実施形態のレギュレータIC10は、特許文献2の発明のような複数のカレントミラー回路を持つ構成ではないので、構成がシンプルとなり、素子数及び消費電流が少ないという利点がある。
Further, although the
Furthermore, since the
(変形例)
次に、前記実施形態のレギュレータIC10の変形例について、図4および図5を用いて説明する。
図4は、このうち第1の変形例を示す。この変形例は、前記実施形態のレギュレータIC10内に設けられる電圧補正回路13として、図1におけるエミッタフォロア回路からなる出力部の前段のアンプAMPの代わりに、コレクタ端子が接地点に接続されたPNPバイポーラ・トランジスタQ4および該トランジスタQ4のエミッタ端子と電源電圧端子IN(またはOUT)との間に接続された定電流源CC4からなるPNP版のエミッタフォロア回路を設けるようにしたものである。定電流源CC4は、カレントミラー回路でも良いし、抵抗素子であっても良い。
(Modification)
Next, a modified example of the
FIG. 4 shows a first modification of these. In this modified example, as a
図5には、第2の変形例のレギュレータICが示されている。この変形例は、図1の実施例における電圧補正回路13を構成するエミッタフォロア回路からなる出力部の抵抗R4を、複数の並列抵抗R41,R42,……R4nに置き換えるとともに、配線パターンを形成するフォトマスクを変えたり形成後の配線パターンをレーザで切断したりすることで、任意の数の抵抗を接続して抵抗値を切り換えるようにしたものである。抵抗R4の抵抗値を切り換えることによって、図3(B)に示す出力電圧Voの傾きを調整することができる。
なお、抵抗R4を、複数の並列抵抗R41,R42,……R4nに置き換えるのみでなく、トランジスタQ3も複数の並列トランジスタに置き換えて、任意の数のトランジスタを接続できるように構成しても良い。
FIG. 5 shows a regulator IC of a second modification. In this modification, the resistance R4 of the output section composed of the emitter follower circuit constituting the
In addition, the resistor R4 may be replaced with a plurality of parallel resistors R41, R42,... R4n, and the transistor Q3 may be replaced with a plurality of parallel transistors so that an arbitrary number of transistors can be connected.
以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではない。例えば、前記実施例においては、電圧補正回路13を構成する素子および電圧制御用トランジスタQ1やカレントミラー・トランジスタQ2としてバイポーラ・トランジスタを使用したものを示したが、バイポーラ・トランジスタの代わりにMOSFETを使用するようにしてもよい。
また、前記実施例においては、本発明をシリーズレギュレータへ適用した場合について説明したが、本発明はDC−DCコンバータ(スイッチング・レギュレータ)にも利用することができる。
Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments. For example, in the above-described embodiment, the elements constituting the
Moreover, although the case where the present invention is applied to a series regulator has been described in the above embodiment, the present invention can also be used for a DC-DC converter (switching regulator).
10……レギュレータIC、11……誤差アンプ、12……分圧回路、13……電圧補正回路、Q1……電圧制御用トランジスタ、Q2……カレントミラー・トランジスタ
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記制御回路は、
前記電圧制御用トランジスタと並列に設けられ該電圧制御用トランジスタに流れる電流に縮小比例した電流を流すカレントミラー・トランジスタと、
前記カレントミラー・トランジスタと直列に接続された電流−電圧変換手段と、
前記出力端子の出力電圧を分圧する分圧回路と、
前記分圧回路によって分圧された電圧と所定の基準電圧との電位差に応じた電圧を出力する誤差アンプと、
少なくとも出力部にエミッタフォロア回路を有し前記電流−電圧変換手段により変換された電圧を電流に変換する電圧−電流変換回路と、
を備え、前記電圧−電流変換回路により流される電流を前記分圧回路のノードから引き抜くことで前記分圧回路により生成され前記誤差アンプに供給される電圧を前記出力電圧に応じて補正するように構成されていることを特徴とする定電圧電源装置。 A constant voltage power supply apparatus comprising: a voltage control transistor connected between a voltage input terminal to which a DC voltage is input and an output terminal; and a control circuit that controls the voltage control transistor according to an output feedback voltage. Because
The control circuit includes:
A current mirror transistor that is provided in parallel with the voltage control transistor and flows a current proportional to the current flowing through the voltage control transistor;
Current-voltage converting means connected in series with the current mirror transistor;
A voltage dividing circuit for dividing the output voltage of the output terminal;
An error amplifier that outputs a voltage corresponding to a potential difference between the voltage divided by the voltage dividing circuit and a predetermined reference voltage;
A voltage-current conversion circuit which has an emitter follower circuit at least in the output section and converts the voltage converted by the current-voltage conversion means into a current;
The voltage generated by the voltage divider circuit and supplied to the error amplifier is corrected in accordance with the output voltage by drawing the current flowing through the voltage-current converter circuit from the node of the voltage divider circuit. A constant voltage power supply device characterized by comprising.
前記半導体チップには、前記カレントミラー・トランジスタの電流出力端子が接続された外部端子を備え、
前記電流−電圧変換手段は、前記外部端子に接続された温度特性の小さな外付け抵抗素子により構成されていることを特徴とする請求項1に記載の定電圧電源装置。 The voltage control transistor, the current mirror transistor, the voltage dividing circuit, and the error amplifier are formed as a semiconductor integrated circuit on a semiconductor chip,
The semiconductor chip includes an external terminal to which a current output terminal of the current mirror transistor is connected,
2. The constant voltage power supply device according to claim 1, wherein the current-voltage conversion means is constituted by an external resistance element having a small temperature characteristic connected to the external terminal.
前記エミッタフォロア回路を構成するトランジスタのベース端子に前記ボルテージフォロアの出力電圧が印加されていることを特徴とする請求項2に記載の定電圧電源装置。 The voltage-current conversion circuit includes a voltage follower in which a voltage obtained by current-voltage conversion by the external resistance element is applied to an input terminal, and the emitter follower circuit.
3. The constant voltage power supply device according to claim 2, wherein an output voltage of the voltage follower is applied to a base terminal of a transistor constituting the emitter follower circuit.
前記抵抗手段は並列形態に接続された複数の抵抗素子により構成され、前記複数の抵抗素子が選択的に前記エミッタ端子に接続されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の定電圧電源装置。 The emitter follower circuit comprises a bipolar transistor having a collector terminal connected to the node of the voltage dividing circuit, and a resistance means connected to the emitter terminal of the transistor,
The said resistance means is comprised by the some resistive element connected in parallel form, The said some resistive element is selectively connected to the said emitter terminal, The Claim 1 characterized by the above-mentioned. Constant voltage power supply.
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